基于LS—DYNA连续杆战斗部对目标毁伤因素数值分析

通过建立一种典型结构的连续杆战斗部三维有限元模型,利用有限元程序LS-DYNA,模拟连续杆战斗部对等效目标的侵彻过程。通过对比分析：连续杆在最大开口直径内,杆条破坏能力最强;当杆环扩张超过最大开口直径后,杆环断裂成杆条状破片,杆条的毁伤能力急剧下降;合理地增大杆条的横截面积和延展性,能显著增强杆条的侵彻能力,为此类战斗部设计提供有益参考。     

波形控制器对杆条破片反导战斗部初始抛撒状态的影响

针对无控冲击波冲量沿杆条长度方向上不均匀作用会使离散杆的局部应力超过杆条材料的屈服极限,导致杆条弯曲甚至断裂,影响杆条的旋转和飞散姿态,最终影响战斗部毁伤威力的问题,采用数值仿真的方法利用波形控制器使冲击波波形可控,并对有控冲击波形作用下的杆条破片的初始抛撒状态进行了仿真研究。结果表明,折线形波形控制器能够使冲击波沿战斗部轴向以平面波的形式传播,冲击波冲量能够均匀地作用于杆条上,使杆条在初始抛撒时受力均匀,不会发生大变形弯曲。     

结构参数对离散杆战斗部效能的影响

为提高离散杆战斗部的毁伤效能,应用非线性有限元软件LS-DYNA,采用Lagrange算法模拟不同材料和不同厚度的内衬及不同放置角度的杆条对战斗部的影响。结果表明：内衬材料和杆条放置角度对杆条动能及战斗部成型效果影响较大;当内衬材料为尼龙,厚为3mm,杆条放置角度为5~8°,杆条整体动能较大、成型较好、杀伤直径较大。     

结构参数对离散杆战斗部效能的影响

为提高离散杆战斗部的毁伤效能,应用非线性有限元软件LS-DYNA,采用Lagrange算法模拟不同材料和不同厚度的内衬及不同放置角度的杆条对战斗部的影响。结果表明:内衬材料和杆条放置角度对杆条动能及战斗部成型效果影响较大;当内衬材料为尼龙,厚为3mm,杆条放置角度为5~8°,杆条整体动能较大、成型较好、杀伤直径较大。     

不同结构下双束旋转式离散杆战斗部的数值模拟研究

以反舰导弹为典型目标,提出了反式错位双束离散杆和顺式双束离散杆这两种不同方案的双束离散杆战斗部。利用前处理软件Truegrid建立了双束旋转式离散杆的有限元模型,应用非线性有限元软件LS-DYNA,采用流固耦合算法,模拟了这两种战斗部的飞散过程,并对仿真结果进行了比较分析。研究发现:反式错位双束离散杆战斗部所形成的两个杆环的杆条自旋方向相反,且两排杆条间隙可以相互补充,能有效提高对目标的毁伤概率。     

不同起爆方式下离散杆战斗部爆炸驱动杆条的数值研究

利用ANSYS建立了离散杆战斗部三维有限元模型,采用非线性动力分析软件LS-DYNA,应用Lagrange 算法,对离散杆式战斗部的杆条在三种不同起爆方式爆炸载荷作用下的驱动过程和离散杆的飞散过程进行了模拟.研究发现:中心轴起爆使杆条环整体速度较大且毁伤目标可靠性最高;模拟结果与参考文献数据一致,为离散杆战斗部设计提供了有益借鉴.     

偏心起爆杆式战斗部爆轰驱动三维数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA3D非线性动力有限元程序对多点偏心起爆杆式战斗部进行数值模拟,得到杆条在不同径向角的速度及压力分布,并得出偏心起爆杆条速度增益及密度增益的影响因素,为定向战斗部的研制提供技术参考。     

离散杆和冲击波对超音速导弹复合毁伤研究

为研究离散杆和冲击波复合作用下对超音速导弹的毁伤效应,对离散杆战斗部冲击起爆和结构毁伤超音速导弹进行了仿真研究,获得了离散杆战斗部冲击起爆超音速导弹战斗部的临界距离以及弹目距离、交汇角对毁伤超音速导弹发动机舱的影响规律.结果表明:离散杆战斗部只有在杆条与冲击波的复合作用下,才可能引爆超音速导弹战斗部;离散杆战斗部杆条和冲击波叠加作用下对超音速导弹发动机舱的结构毁伤效应明显优于杆条独立作用下的情况.     

中心起爆式变截面杆战斗部设计技术研究

提高杆式战斗部杀伤力的主要研究内容是提高杆的着靶速度和控制杆的飞行姿态。提出一种新的杆式战斗部——变截面杆战斗部,通过改变杆的形状控制杆的飞行姿态进而提高杆式战斗部的杀伤力。论述变截面杆战斗部设计的基本思路,并采用非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟变截面杆战斗部爆轰驱动杆条扩张运动过程,得到了杆的抛撒速度及飞行姿态变化规律。考虑爆炸作用结束后空气阻力对变截面杆飞行姿态的影响,运用计算流体力学（CFD）和基于有限元技术的计算结构力学（CSM）相耦合的方法仿真模拟杆的气动变形,分析结果表明变截面杆气动弹性变形很小,对其飞行姿态影响有限。基于理论研究工作开展了爆轰驱动变截面杆静态抛撒试验,试验达到了预期效果。研究结果表明了变截面杆战斗部结构设计的合理性,为离散杆战斗部的进一步工程设计提供了可靠的理论依据。     

几种结构的圆弧杆式战斗部的数值模拟

为了探究在同一起爆下几种错位角度结构战斗部的表现特征及速率是否相同,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其进行数值模拟,动态再现圆弧杆从起爆到形成杀伤环的全过程.模拟结果表明:与错位角为0°的战斗部相比,错位角为5°或25°与错位角为10°或20°的周向圆弧杆条间隙互相补充并且间隙小;任一时刻每种结构战斗部均表现为"体"杀伤域;几种战斗部的杀伤元圆弧杆的平均速度基本相同.     

杆条与起爆点装配关系对其飞散过程的影响

介绍了可控离散杆战斗部的工作原理,建立了可控离散杆战斗部的数学模型,利用LS-DYNA进行数值仿真,研究了杆条与起爆点之间的装配关系对杆条飞散过程的影响大小,并通过试验对比,验证了仿真结果的合理性,对可控离散杆战斗部的设计技术具有一定的借鉴作用。     

周向约束对杆式射流成型规律的仿真研究

为了达到战斗部减质量并满足装药特殊接口尺寸的要求,建立了三维有限元模型。利用LS-DYNA软件对杆式射流成型过程进行了三维数值模拟,研究了周向约束对变壁厚球缺罩装药杆式射流成型规律的影响。研究结果表明:周向约束中的装药壳体壁厚及衬套材料、高度均对杆式射流的形态、速度分布有显著影响,其中周向约束材料对射流的影响最大,壳体厚度、衬套高度次之。研究得出结论:在设计战斗部周向约束时,合理匹配壳体壁厚,衬套材料、高度可有效改变射流形态和性能,同时可实现战斗部减质量及匹配装药接口尺寸要求。     

复合 MEFP 战斗部侵彻性能及其后效的仿真研究

为研究新型复合 MEFP 战斗部在破甲武器中的应用,运用 ANSYS ／LS-DYNA 有限元分析软件,采用多物质ALE 流固耦合算法,对复合 MEFP 战斗部侵彻体成型过程进行数值仿真计算,研究其侵彻体性能,并选择靶板进行侵彻,分析侵彻性能及穿孔孔径和毁伤范围,最后以后效靶板进行验证,综合分析复合 MEFP 战斗部的侵彻性能及后效影响;结果表明：该复合 MEFP 聚能战斗部在起爆方式选取单点同时起爆时,形成互不影响的1个主 EFP 和4个辅EFP,可以同时侵彻靶板,提升侵彻性能;主、辅 EFP 侵彻钢靶使孔径增大,并且提升了战斗部毁伤范围;复合 MEFP战斗部后效作用明显,侵彻后效靶板的孔径为48 mm,大大提升了 EFP 战斗部的毁伤性能。     

截锥型战斗部斜穿靶数值模拟研究

利用动力有限元程序LS-DYNA对截锥型战斗部的斜穿靶过程进行了数值模拟，分析了穿靶速度、角度、材料性能以及导弹前舱段对战斗部斜穿靶性能的影响。由此提出，可以从增加战斗部材料的强度、韧性和改善战斗部过靶时的姿态等方面来提高截锥型战斗部的穿靶性能，同时还指出设计中应考虑导弹前舱段给战斗部穿靶带来的有利影响。     

离散杆和EFP组合战斗部对飞机毁伤效应研究

为分析离散杆与EFP复合战斗部对典型战斗机毁伤效应,根据强度等效原则,采用动力学有限差分程序建立了数值模拟模型.采用流固耦合与接触算法,模拟了爆炸冲击波、离散杆条、EFP 3种毁伤元爆炸形成过程,以及典型弹靶交会条件下对飞机的联合毁伤效应.分析获得3种毁伤元对飞机各部分结构破坏、对油箱引燃概率的初步规律.研究结果对新型防空战斗部杀伤元素的设计及毁伤效应评估具有重要的参考价值.     

一种离散与预制组合破片战斗部的数值模拟

离散与预制组合破片战斗部的杀伤元为圆弧杆破片与球破片,破片的不同形状和不同参数都影响战斗部的杀伤效果。运用ANSYS／LS-DYNA对该战斗部进行了数值模拟。分析了破片的错位排列和不同形状对战斗部爆炸形成破片的速率及形成破片的空间状态的影响。模拟结果表明：圆弧杆破片的平均速率最大,球破片平均速率最小;由于破片的错位排列及形状的不同使战斗部爆炸在有限的时间内任一时刻破片形成连续的不同半径杀伤环的空间分布,即形成了类似于大碗倒扣在小碗上的“体”杀伤。模拟结果可为战斗部的设计提供有益的参考。     

一种圆弧杆式战斗部设计与飞散特性数值模拟

为了比较不同起爆方式下圆弧杆式战斗部的相关特征,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分别模拟在中心点起爆、一端点起爆、两端点起爆、中心轴向起爆、四点起爆等5种不同起爆方式下爆炸载荷对圆弧杆的驱动和飞散过程.模拟结果表明:5种起爆方式下,两端点起爆能够使杆条环的平均速率达到最大;两端点起爆、中心点起爆、中心轴向起爆下圆弧杆飞散分布比较匀称.该研究可为战斗部的设计提供有益的参考.     

离散杆战斗部现状与发展

概述了杆式战斗部的发展历史,系统总结可控离散杆战斗部在杆条初始姿态控制、飞散姿态、毁伤试验及数值仿真等方面的研究现状,分析了如何提高离散杆战斗部的离散杆速度、引战配合效率以及增加杆条密度等关键问题.